【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第1课时 分子热运动 内能课件 人教大纲版.ppt
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1、考考 纲纲 要要 求求三三 年年 考考 情情热热 点点 考考 向向考点考点要求要求2007年年2008年年2009年年 分子热运动的动分子热运动的动能温度是物体分子能温度是物体分子热运动平均动能的标热运动平均动能的标志物体分子间的相志物体分子间的相互作用分子势互作用分子势能物体的内能能物体的内能全国卷全国卷(T16选择选择)北京理综北京理综(T16选择选择)江苏物理江苏物理(T1选择选择)北京理综北京理综(T15选择选择)天津理综天津理综(T14选择选择)广东物理广东物理(T13填空填空)全国卷全国卷(T16选择选择)北京卷北京卷(T13选择选择)重庆卷重庆卷(T14选择选择)广东卷广东卷(T
2、13填空填空) 本章考查的本章考查的热点是分子动热点是分子动理论,物体的理论,物体的内能及内能改内能及内能改变,其中分子变,其中分子热运动,分子热运动,分子大小、质量、大小、质量、数目估算频率数目估算频率较高以气体较高以气体为模型考查内为模型考查内能概念能概念. 做功和热传递是做功和热传递是改变物体内能的两种改变物体内能的两种方式热量能量守方式热量能量守恒定律恒定律第八章第八章 分子热运动分子热运动 能量守恒能量守恒 气体气体第第1 1课时课时 分子热运动分子热运动 内能内能1分子的大小分子的大小 (1)直径数量级:直径数量级: m. (2)油膜法测分子直径:油膜法测分子直径:d ,V是油滴的
3、体积,是油滴的体积,S是水面上形成的是水面上形成的 的面积的面积1010单分子油膜单分子油膜2分子的质量:分子的质量:数数量级为量级为1026 kg.3阿伏加德罗常数:阿伏加德罗常数:1 mol的任何物质所含的粒子数,用符号的任何物质所含的粒子数,用符号NA表示,表示,NA mol1.6.0210231如何理解固、液、气三态分子的体积?如何理解固、液、气三态分子的体积? 在固体和液体分子大小的估算中,每个分子的体积也就是每个分子所占据在固体和液体分子大小的估算中,每个分子的体积也就是每个分子所占据 的空间,虽然采用正方体模型和球形模型计算出分子直径的数量级是相同的空间,虽然采用正方体模型和球形
4、模型计算出分子直径的数量级是相同 的,但考虑到误差因素,采用球形模型更准确一些针对气体分子来说,的,但考虑到误差因素,采用球形模型更准确一些针对气体分子来说, 因为气体没有一定的体积和形状,分子间的平均距离比较大,气体分子占因为气体没有一定的体积和形状,分子间的平均距离比较大,气体分子占 据的空间并非气体分子的实际体积据的空间并非气体分子的实际体积2液体、固体分子的微观模型液体、固体分子的微观模型 分子一个一个紧密排列,将物质的摩尔体积分成分子一个一个紧密排列,将物质的摩尔体积分成NA个等份,每一等份就个等份,每一等份就 是一个分子,每个分子就是一个直径为是一个分子,每个分子就是一个直径为d的
5、小球所以,分子的体积的小球所以,分子的体积 V0 ,再由,再由V0 d3得:分子的直径得:分子的直径d .3估算气体分子间距的微观模型估算气体分子间距的微观模型 把气体分子所占有的空间看作立方体如图把气体分子所占有的空间看作立方体如图811所示模型:气体分子所示模型:气体分子 均匀分布于某一容器或一个空间中,设气体的摩尔体积为均匀分布于某一容器或一个空间中,设气体的摩尔体积为Vmol,则每个气,则每个气 体分子所占有的空间的立方体边长就等于相邻两气体分子之间的距离体分子所占有的空间的立方体边长就等于相邻两气体分子之间的距离d .图图8111. 已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量和摩尔体积,可以
6、计算已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量和摩尔体积,可以计算() A固态物质分子的体积和质量固态物质分子的体积和质量 B液态物质分子的体积和质量液态物质分子的体积和质量 C气态物质分子的体积和质量气态物质分子的体积和质量 D气态物质分子的质量气态物质分子的质量 解析:解析:根根据阿伏加德罗常数的概念可知,无论物质处于何种状态,分子的质据阿伏加德罗常数的概念可知,无论物质处于何种状态,分子的质量量m0均等于物质的摩尔质量均等于物质的摩尔质量M除以阿伏加德罗常数除以阿伏加德罗常数NA,即,即m0M/NA. 由于物质的三种状态中固态和液态均可视为分子紧密排列,但气态分子间距由于物质的三种状态中固态和液
7、态均可视为分子紧密排列,但气态分子间距远大于分子本身的体积所以,只有固态和液态分子的体积远大于分子本身的体积所以,只有固态和液态分子的体积V0可由其摩尔体可由其摩尔体积积VM除以除以NA得出,即得出,即V0VM/NA,故应选,故应选A、B、D. 答案:答案:ABD1扩散现象:扩散现象:相相互接触的物体彼此进入对方的现象温度越高,扩散越快互接触的物体彼此进入对方的现象温度越高,扩散越快2布朗运动布朗运动(1)产产生的原因:是各个方向的液体分子对微粒碰撞的生的原因:是各个方向的液体分子对微粒碰撞的 引起的引起的(2)特点:特点:永不停息、无规则运动永不停息、无规则运动颗粒越小,运动越颗粒越小,运动
8、越 温度越高,运动越温度越高,运动越 运动轨迹不确定运动轨迹不确定不平衡性不平衡性剧烈剧烈剧烈剧烈 (3)布朗颗粒:布朗颗粒用肉眼直接看不到,但在显微镜下能看到,因此用肉布朗颗粒:布朗颗粒用肉眼直接看不到,但在显微镜下能看到,因此用肉眼看到的颗粒所做的运动,不能叫做布朗运动布朗颗粒大小约为眼看到的颗粒所做的运动,不能叫做布朗运动布朗颗粒大小约为106 m(包包含约含约1021个分子个分子),而分子直径约为,而分子直径约为1010 m布朗颗粒的运动是分子热运动布朗颗粒的运动是分子热运动的的 宏观表现宏观表现1如何理解布朗运动?如何理解布朗运动? (1)布朗运动是指悬浮小颗粒的运动,布朗运动不是一
9、个单一的分子的运布朗运动是指悬浮小颗粒的运动,布朗运动不是一个单一的分子的运 动动单个分子是看不见的,悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子,形成布单个分子是看不见的,悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子,形成布 朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各 个方向碰撞效果的不平衡因此,布朗运动不是分子运动,但它间接证明个方向碰撞效果的不平衡因此,布朗运动不是分子运动,但它间接证明 了周围液体、气体分子在永不停息地做无规则运动了周围液体、气体分子在永不停息地做无规则运动(2)布朗运动在相同温度下,悬浮颗粒越小,它的线度越
10、小,表面积亦小,在某布朗运动在相同温度下,悬浮颗粒越小,它的线度越小,表面积亦小,在某一瞬间跟它相撞的分子数越少,颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡;另外,一瞬间跟它相撞的分子数越少,颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡;另外,颗粒线度小,它的体积和质量比表面积减小得更快,因而冲击力引起的加速度更颗粒线度小,它的体积和质量比表面积减小得更快,因而冲击力引起的加速度更大;因此悬浮颗粒越小,布朗运动就越显著大;因此悬浮颗粒越小,布朗运动就越显著(3)相同的颗粒悬浮在同种液体中,液体温度升高,分子运动的平均速率大,对相同的颗粒悬浮在同种液体中,液体温度升高,分子运动的平均速率大,对悬浮颗粒的撞击作
11、用也越大,颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡,由撞击悬浮颗粒的撞击作用也越大,颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡,由撞击力引起的加速度更大,所以温度越高,布朗运动就越显著力引起的加速度更大,所以温度越高,布朗运动就越显著由此可见影响布朗运动是否剧烈的因素是温度高低及颗粒的大小由此可见影响布朗运动是否剧烈的因素是温度高低及颗粒的大小2布朗运动和分子运动有哪些不同和联系?布朗运动和分子运动有哪些不同和联系?布朗运动布朗运动分子运动分子运动研究对象研究对象悬浮在液体、气体中的固体小颗粒悬浮在液体、气体中的固体小颗粒分子分子特点特点 永不停息永不停息无规则无规则颗粒越小,颗粒越小,现象越明显现象越
12、明显温度越高,运动越激烈温度越高,运动越激烈肉眼看不到肉眼看不到和和相同相同因果关系因果关系 布朗运动是由于分子无规则运动的撞击布朗运动是由于分子无规则运动的撞击力的不平衡引起的,是分子运动的反映力的不平衡引起的,是分子运动的反映 分子运动是布朗运分子运动是布朗运动的原因动的原因2下列关于布朗运动的说法,正确的是下列关于布朗运动的说法,正确的是() A布朗运动是液体分子的无规则运动布朗运动是液体分子的无规则运动 B布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动 C布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之
13、间存在着相互作用力 D观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈 解析:解析:布布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,小颗粒由许多朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,小颗粒由许多分子组成,所以布朗运动不是分子的无规则运动,也不是指悬浮颗粒内固体分子组成,所以布朗运动不是分子的无规则运动,也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动,故分子的无规则运动,故A、B选项错误,布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗选项错误,布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的,但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动,
14、而不粒间相互作用引起的,但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动,而不是反映了分子间的相互作用,故是反映了分子间的相互作用,故C选项错误观察布朗运动会看到固体颗粒选项错误观察布朗运动会看到固体颗粒 越小,温度越高,布朗运动越明显故越小,温度越高,布朗运动越明显故D选项正确选项正确 答案:答案:D1分子力分子力 分分子间同时存在着相互作用的子间同时存在着相互作用的 ,分子力为它们的分子力为它们的 2分子力的特点分子力的特点 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 ,随分子间距离的减随分子间距离的减 小而增大,但斥力比引力变化快小而增大,但斥力比引力变化快
15、 (1)rr0时时,(r0的数量级为的数量级为1010 m),F引引F斥斥,分子力分子力F0; (2)rr0时时,F引引r0时,时,F引引F斥斥,分子力,分子力F表现为表现为 ; (4)r10r0时,时,F引引、F斥斥迅速减为零,分子力迅速减为零,分子力F0.3分子力本质上是电磁力分子力本质上是电磁力 分分子是由原子组成的,原子内部有带正电的原子核和带负电的电子分子子是由原子组成的,原子内部有带正电的原子核和带负电的电子分子 间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的引力引力图图8121分子力随分子间距离的变化图线如图分子力随分子间距离的变化图线如
16、图812所示所示2分子力的作用使分子聚集在一起,而分子的无规则运动使它们趋于分散,分子力的作用使分子聚集在一起,而分子的无规则运动使它们趋于分散, 正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态常态下的固体、液体分子间距可以看作为常态下的固体、液体分子间距可以看作为r0,表现出的分子力也就为零,表现出的分子力也就为零3下面关于分子力的说法中正确的有下面关于分子力的说法中正确的有() A铁丝很难被拉长,这一事实说明铁分子间存在引力铁丝很难被拉长,这一事实说明铁分子间存在引力 B水很难被压缩,这一事实说明水分子间存在斥力水很难被压缩,这一事实说
17、明水分子间存在斥力 C将打气管的出口端封住,向下压活塞,当空气被压缩到一定程度后很将打气管的出口端封住,向下压活塞,当空气被压缩到一定程度后很 难再压缩,这一事实说明这时空气分子间表现为斥力难再压缩,这一事实说明这时空气分子间表现为斥力 D磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力解析:解析:逐逐项分析如下项分析如下选项选项诊断诊断结论结论A 原来分子间距原来分子间距r等于等于r0,拉长时,拉长时rr0,表现为引力,表现为引力 B 压缩时压缩时rr0,表现为斥力,表现为斥力C 压缩到一定程度后,空气很难再压缩,是气体分子频繁撞压缩到一定程度后,空气
18、很难再压缩,是气体分子频繁撞击活塞产生的气体压强增大的结果击活塞产生的气体压强增大的结果D 磁铁吸引铁屑是磁场力的作用,不是分子力的作用磁铁吸引铁屑是磁场力的作用,不是分子力的作用答案:答案:AB1分子的平均动能分子的平均动能 (1)定义:物体内所有分子动能的定义:物体内所有分子动能的 (2)决定因素:仅与物体的决定因素:仅与物体的 有关,而与其他任何量无关系有关,而与其他任何量无关系2分子势能分子势能 (1)概念:由分子间的相互作用和概念:由分子间的相互作用和 决定的能量决定的能量平均值平均值温度温度相对位置相对位置 (2)分子势能大小的相关因素分子势能大小的相关因素 微观上:分子势能的大小
19、与微观上:分子势能的大小与 有关当分子间距离改变时,分子力有关当分子间距离改变时,分子力做功,分子势能也相应变化做功,分子势能也相应变化 宏观上:与物体的宏观上:与物体的 有关大多数物体是有关大多数物体是 越大,分子势能越大,越大,分子势能越大,也有少数物体也有少数物体(如冰、铸铁等如冰、铸铁等), 变大,分子势能反而变小变大,分子势能反而变小分子间距分子间距体积体积体积体积体积体积3物体的内能物体的内能 (1)定义:物体内所有分子的定义:物体内所有分子的 和和 的总和的总和 (2)决定因素决定因素 微观上:分子动能、分子势能、微观上:分子动能、分子势能、 宏观上:宏观上: 、 、物质的量、物
20、质的量(摩尔数摩尔数)动能动能势能势能分子数分子数温度温度体积体积4物体内能的变化物体内能的变化 (1)改变内能的两种方式改变内能的两种方式 做功:当做功使物体的内能发生改变的时候,外界对物体做了多少功,物做功:当做功使物体的内能发生改变的时候,外界对物体做了多少功,物体内能就体内能就 多少;物体对外界做了多少功,物体内能就多少;物体对外界做了多少功,物体内能就 多少多少 热传递:当热传递使物体的内能发生改变的时候,物体吸收了多少热量,热传递:当热传递使物体的内能发生改变的时候,物体吸收了多少热量,物体内能就物体内能就 多少;物体放出了多少热量,物体内能就多少;物体放出了多少热量,物体内能就
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